无线电力传输系统、受电器以及无线电力传输方法
【技术领域】
[0001] 本申请言及的实施例涉及无线电力传输系统、受电器以及无线电力传输方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了进行电源供给、充电，利用无线传输电力的技术受到关注。例如，正在 研宄/开发利用无线对以移动终端、笔记本电脑为代表的各种电子设备、家电设备或者电 力基础设施设备进行电力传输的无线电力传输系统。
[0003] 作为这种无线电力传输（无线电力传输：WirelessPowerTransfer)，一般已知利 用了电磁感应的技术、利用了电波的技术。与此相对，近年来，作为使供电器和受电器的距 离分离到某一程度，而能够进行针对多个受电器的电力传输以及针对受电器的三维的各种 姿势的电力传输的技术，对利用了磁场谐振、电场共振的电力传输技术的期待不断提高。
[0004] 以往，作为利用了磁场谐振的无线电力传输技术，提出各种方案。
[0005]专利文献1:国际公开第2011/099071号小册子
[0006] 专利文献2:日本特开2010 - 148174号公报
[0007] 如前述，以往，为了进行电源供给、充电而利用无线传输电力的无线电力传输技术 受到关注。然而，例如，若电力传输所使用的供电器和受电器的共振频率存在偏差则传输效 率降低，所以考虑进行实时的相位控制来防止传输效率的降低。
[0008] 然而，无线电力传输系统中的共振频率例如为数百KHz~数十MHz，所以为了进行 实时的相位控制，例如对供电器以及受电器设置专用的通信电路。结果，供电器以及受电器 的硬件的负荷增大，费用也增加。
【发明内容】
[0009]根据一实施方式，提供一种具有利用磁场谐振或者电场谐振通过无线接受来自供 电器的电力的受电共振线圈、受电侧通信部、和受电侧控制部的受电器。
[0010] 上述受电侧相位调整用振荡部输出以规定的频率振荡的电压，上述受电侧通信部 与上述供电器之间进行通信。上述受电侧控制部接受来自上述受电侧通信部的输出，并使 用来自上述受电侧相位调整用振荡部的输出电压来进行上述受电共振线圈的共振频率的 调整。
[0011] 公开的无线电力传输系统、受电器以及无线电力传输方法起到能够抑制硬件的负 荷以及费用的增加并使电力传输的效率提高这种效果。
【附图说明】
[0012] 图1是示意性地表示无线电力传输系统的图。
[0013] 图2是表示无线电力传输系统的一个例子的框图。
[0014]图3是关注控制系统来表示图2所示的无线电力传输系统的框图。
[0015] 图4A是用于说明图2以及图3所示的无线电力传输系统中的共振频率的控制的 图（其1)。
[0016] 图4B是用于说明图2以及图3所示的无线电力传输系统中的共振频率的控制的 图（其2)。
[0017] 图5A是用于说明图2以及图3所示的无线电力传输系统中的模拟条件的图（其 1)〇
[0018] 图5B是用于说明图2以及图3所示的无线电力传输系统中的模拟条件的图（其 2)〇
[0019] 图6A是表示在图5A以及图5B所示的模拟条件下进行的图2以及图3所示的无 线电力传输系统的模拟结果的图（其1)。
[0020] 图6B是表示在图5A以及图5B所示的模拟条件下进行的图2以及图3所示的无 线电力传输系统的模拟结果的图（其2)。
[0021] 图7是表示第1实施例的无线电力传输系统的框图。
[0022] 图8是表示第2实施例的无线电力传输系统的框图。
[0023]图9是用于说明图8所示的无线电力传输系统中的动作的图（其1)。
[0024] 图10是用于说明图8所示的无线电力传输系统中的动作的图（其2)。
[0025] 图11是用于说明图8所示的无线电力传输系统中的动作的图（其3)。
[0026] 图12是用于说明图8所示的无线电力传输系统中的动作的图（其4)。
[0027] 图13是表示第3实施例的无线电力传输系统的框图。
[0028] 图14是用于说明图13所示的无线电力传输系统中的动作的图（其1)。
[0029] 图15是用于说明图13所示的无线电力传输系统中的动作的图（其2)。
【具体实施方式】
[0030] 首先，在对无线电力传输（无线电力传输）系统、受电器以及无线电力传输方法的 实施例进行详述前，参照图1~图6B，对无线电力传输系统的一个例子以及其课题进行说 明。
[0031] 图1是示意性地表示无线电力传输系统的图。如图1所示，无线电力传输系统具 有一次侧（供电侧：供电器）1以及二次侧（受电侧：受电器）2。此外，供电器1以及受电 器2分别可以是多个。
[0032] 供电器1具有交流电源11、和包括电力供给线圈12以及供电共振线圈13的供电 系统线圈SC，受电器2具有包括受电共振线圈22以及电力取出线圈23的受电系统线圈JC、 和负荷设备21。
[0033] 如图1所示，供电器1以及受电器2通过供电共振线圈（LC共振器）13与受电共 振线圈（LC共振器）22之间的磁场谐振（磁场共振），从供电器1向受电器2进行能量（电 力）的传输。此处，从LC共振器13向LC共振器22的电力传输不光是磁场谐振也可以是 电场谐振（电场共振）等，但在以下的说明中，主要以磁场谐振为例进行说明。
[0034] 此外，在供电系统线圈SC中，从电力供给线圈12向供电共振线圈13的电力传输 利用电磁感应来进行，而且，在受电系统线圈JC中，从受电共振线圈22向电力取出线圈23 的电力传输也利用电磁感应来进行。
[0035] 图2是表示无线电力传输系统的一个例子的框图，是更详细地表示图1所示的无 线电力传输系统的图。如图2所示，电力传输系统具备供电系统线圈SC、受电系统线圈JC、 交流电源11、供电侧控制电路14、成为负荷的设备21、以及受电侧控制电路24。
[0036] 如前述，供电系统线圈SC包括电力供给线圈12以及供电共振线圈13。电力供给 线圈12例如是铜线或者铝线等金属线被多次卷绕成圆周状的线圈，在其两端施加交流电 源11的交流电压（高频电压）。
[0037] 供电共振线圈13例如包括铜线或者铝线等金属线被卷绕成圆周状的线圈131、以 及与线圈131的两端连接的电容器132,形成基于线圈131和电容器132的共振电路。此 外，共振频率&以如下的式子（1)表示。
[0038]f0= 1"2Jr(LC) 1/2}......(1)
[0039] 此处，L为线圈131的电感，C为电容器132的静电电容。
[0040] 供电共振线圈13的线圈131例如是单匝线圈，另外，电容器132能够应用各种形 式的电容器，但优选损失尽量较少、具有充分的耐压的电容器。
[0041] 在图2所示的无线电力传输系统中，为了使共振频率可变，而使用可变电容器作 为电容器132。作为可变电容器，能够应用例如使用MEMS技术所制作出的可变电容设备、使 用了半导体的可变电容设备（变容二极管）。
[0042] 电力供给线圈12以及供电共振线圈13被配置为以电磁的方式彼此紧密地耦合， 例如在同一平面上配置为同心状。即，以在供电共振线圈13的内侧设置有电力供给线圈12 的状态进行配置。或者，供电共振线圈13以及电力供给线圈12也可以在同轴上隔开适当 的距离来配置。
[0043] 若在该状态下，从交流电源11对电力供给线圈12施加交流电压，则通过电力供给 线圈12所产生的交变磁场引起的电磁感应而共振电流流向供电共振线圈13。即，通过电磁 感应，从电力供给线圈12对供电共振线圈13传输电力。
[0044] 另外，受电系统线圈JC包括受电共振线圈22以及电力取出线圈23。受电共振线 圈22例如包括铜线或者铝线等金属线被卷绕成圆周状的线圈221、以及与线圈221的两端 连接的电容器222。受电共振线圈22的共振频率&根据线圈221的电感以及电容器222 的静电电容，以前述的式子（1)表不。
[0045] 受电共振线圈22的线圈221例如是单匝线圈，另外，电容器222如前述，能够应用 各种形式的电容器。在图2所示的无线电力传输系统中，为了使共振频率可变，而使用可变 电容器作为电容器222。
[0046] 作为可变电容器，与电容器132同样地，能够应用例如使用MEMS技术所制作出的 可变电容设备、使用了半导体的变容二极管。
[0047] 电力取出线圈23例如是铜线或者铝线等金属线被多次卷绕成圆周状的线圈，在 其两端连接作为负荷的设备21。此外，作为负荷设备21，例如是作为受电器2的电源所使 用的电池、用于对该电池进行充电的电路。
[0048] 受电共振线圈22以及电力取出线圈23被配置为以电磁的方式彼此紧密地耦合， 例如，在同一平面上被配置为同心状。即，以在受电共振线圈22的内侧设置电力取出线圈 23的状态进行配置。或者，受电共振线圈22以及电力取出线圈23也可以在同轴上隔开适 当的距离来配置。
[0049] 若在该状态下，在受电共振线圈22中流动共振电流，则通过由此所产生的交变磁 场引起的电磁感应而电流流向电力取出线圈23。即，通过电磁感应，从受电共振线圈22对 电力取出线圈23送出电力。
[0050] 此处，为了通过磁场谐振利用无线从供电系统线圈SC向受电系统线圈JC传输电 力，如图2所示，以线圈面相互平行、线圈轴心相互一致或者不会有太大的偏差的方式彼此 配置在适当的距离的范围内。
[0051] 如图2所不，在电力传输系统中，沿着线圈轴心KS的方向为磁场KK的主要的放射 方向，从供电系统线圈SC朝向受电系统线圈JC的方向为供电方向SH。
[0052] 此处，供电共振线圈13的共振频率fs以及受电共振线圈22的共振频率fj双方 都与交流电源11的频率fd-致时，传输最大的电力。
[0053] 然而，若这些共振频率fs以及fj彼此存在偏差、共振频率fs以及fj和交流电源 11的频率fd存在偏差，则传输的电力降低，电力传输的效率降低。
[0054] 因此，在图2所示的电力传输系统中，通过供电侧控制电路14以及受电侧控制电 路24,使用交流电源11的相位(|)VS、在供电共振线圈13以及受电共振线圈22中流动的电 流的相位(pis以及(pij来进行共振频率的控制。
[0055] 此处，供电侧控制电路14对施加给供电系统线圈SC的电压Vs的相位(j)VS以及在 供电系统线圈SC中流动的电流Is的相位(pis进行检测，并对供电系统线圈SC的共振频率 fs进行可变控制，以使相位差A(ps成为规定的目标值fms。
[0056] gp，供电侧控制电路14具有电流检测传感器SE1、相位检测部141、142、目标值设 定部143、供电侧反馈控制部144、以及相位发送部145。
[0057] 电流检测传感器SE1对在供电共振线圈13中流动的电流Is进行检测。作为电流 检测传感器SE1，能够使用例如霍尔元件、磁电阻元件或者检测线圈等。该电流检测传感器 SE1例如输出与电流Is的波形对应的电压信号。
[0058] 相位检测部141对施加给电力供给线圈12的电压Vs的相位9VS进行检测，例如 输出与电压Vs